Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS
2.1.3.1. Cấu trúc mạng lõi theo tiêu chuẩn 3GPP R99 1 Cấu trúc mạng.
2.1.3.1.1. Cấu trúc mạng.
3GPP R99 là tiêu chuẩn UMTS đầu tiên, trong đó thể hiện một hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng với mạng lõi (CN) đợc nâng cấp từ GSM. Mạng lõi sử dụng hạ tầng GSM và phần mở rộng GPRS để sử dụng cho các dịch vụ gói. Mạng lõi đợc chia thành hai khối chức năng: khối chức năng chuyển mạch kênh (CS) và khối chức năng chuyển mạch gói (PS). Cấu trúc mạng CN đợc cho trên hình 2-8.
12 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # ue cn Vùng CN CS 3G MRC/VLR 3G GMSC HLR/AuC/EIR Đăng ký SGSN GGSN Vùng CN PS Mạng truy nhập Mạng ngoài
Hình 2-8. Cấu trúc mạng lõi theo tiêu chuẩn 3GPP R99
Khối chức năng chuyển mạch kênh (CS) gồm hai phần tử mạng cơ bản:
• Trung tâm chuyển mạch di động (MSC/VLR).
• Trung tâm chuyển mạch di động cổng (GMSC).
MSC/VLR chịu trách nhiệm cho các hoạt động quản lý kết nối chuyển mạch kênh, quản lý di động (MM) nh: cập nhập vị trí, tìm gọi và các chức năng bảo mật. Ngoài ra, MSC/VLR còn chứa các bộ chuyển mã (sử dụng để chuyển mã thoại). Đây là một khác biệt so với hệ thống GSM truyền thống, ở hệ thống này bộ chuyển mã là một phần của mạng truy nhập vô tuyến.
GMSC phụ trách kết nối với các mạng bên ngoài. Theo quan điểm quản lý kết nối, GMSC thiết lập đờng kết nối đến các MSC/VLR đang phục vụ mà tại đó có thể tìm thấy thuê bao cần tìm. theo quan điểm quản lý di động, GMSC khởi tạo thủ tục phục hồi thông tin vị trí với mục đích để tìm MSC/VLR phục vụ để kết nối cuộc gọi.
Khối chức năng chuyển mạch gói (CNPS) gồm hai phần tử mạng cơ bản:
• Nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN).
SGSN hỗ trợ thông tin chuyển mạch gói tới mạng truy nhập vô tuyến: SGSN giao tiếp với GSM BSS qua giao diện Gb và UTRAN qua giao diện Iu. Chức năng chủ yếu của SGSN liên quan đến việc quản lý di động: cập nhật khu vực định tuyến, đăng ký vị trí, tìm gọi và điều khiển cơ chế bảo mật trong chuyển mạch gói.
GGSN duy trì kết nối tới các mạng chuyển mạch gói khác nh mạng internet GGSN thực hiện chức năng quản lý di động giống nh GMSC. Ngoài ra, nó còn thực hiện chức năng quản lý phiên.
Mạng truyền tải kết nối giữa các GSN đợc gọi là đờng trục IP (đợc coi nh một mạng Intranet cá nhân). Đờng trục IP có thể thực hiện đợc chức năng định tuyến, khối chức năng chuyển mạch gói phải có một máy chủ tên miền (DNS).
Ngoài khối chức năng chuyển mạch kênh (CS) và khối chức năng chuyển mạch gói (PS), mạng lõi còn có khối thanh ghi bao gồm: thanh ghi th- ờng trú (HLR), trung tâm nhận thực (AuC) và thanh ghi chỉ thị thiết bị (EIR). Khối thanh ghi chứa thông tin địa chỉ và thông tin nhận thực cho cả hai khối chức năng chuyển mạch kênh (CS) và khối chức năng chuyển mạch gói (PS) để thực hiện chức năng quản lý di động. HLR chứa các dữ liệu cố định về thuê bao. Thông thờng một thuê bao chỉ đợc phép đăng ký với một HRL. AuC là một cơ sở dữ liệu tạo ra các vectơ nhận thực. Các vectơ này chứa các tham số bảo mật ở giao diện Iu. Thông thờng AuC đợc tích hợp với HLR và chúng cùng sử dụng giao tiếp thủ tục MAP để truyền thông tin. EIR duy trì các thông tin chỉ thị liên quan đến phần cứng của UE.
Ngoài các thanh ghi trong khối thanh ghi, CN còn có thêm một thanh ghi nữa (thanh ghi tạm trú -VLR). ở GSM, thanh ghi này hoạt động độc lập nhng ở 3G,VLR đợc coi nh là một phần chức năng của MSC phục vụ. Nh đã trình bày ở trên, mạng lõi gồm hai khối chức năng thực hiện truyền lu lợng tuỳ theo đặc điểm đặc trng của lu lợng. Các đặc trng của lu lợng ảnh hởng đến các phần tử chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) trên phơng diện giao diện báo hiệu và truyền tải.
Khối chức năng chuyển mạch kênh (CS) kế thừa báo hiệu sử dụng ở hệ thống GSM dựa trên thủ tục MAP. Hình 2-9 thể hiện các giao diện bên trong mạng lõi. Các giao diện này hoạt động tơng tự nh các giao diện trong hệ thống GSM.
Khối chức năng chuyển mạch gói (PS) trong UMTS đợc nâng cấp từ hệ thống GPRS. Tên của các giao diện bắt đầu bằng chữ “G” nh hình 2-9.